棲霞宅科地區含矽線石榴黑云片巖巖石地質特征及原巖恢復

馬祥縣，熊玉，楊斌，唐璐璐，仵康林，陳文韜，常裕林

(1.山東省地質科學研究院，山東省金屬礦產成礦地質過程與資源利用重點實驗室，山東 濟南　250013；2.中國冶金地質總局山東正元地質勘查院，山東 濟南　250101)

棲霞宅科地區含矽線石榴黑云片巖巖石地質特征及原巖恢復

馬祥縣1，熊玉1，楊斌1，唐璐璐1，仵康林1，陳文韜1，常裕林2

(1.山東省地質科學研究院，山東省金屬礦產成礦地質過程與資源利用重點實驗室，山東 濟南250013；2.中國冶金地質總局山東正元地質勘查院，山東 濟南250101)

棲霞宅科地區含矽線石榴黑云片巖是古元古代荊山群祿格莊組安吉村段主要巖性，主要造巖礦物為黑云母、石英、斜長石、鉀長石、石榴子石、矽線石，巖石層位穩定，為高角閃巖相變質巖。用巖石化學和地球化學特征的方法進行判別發現，其原巖為一套化學上屬中—強等分異的海相和海陸交互相沉積的粘土巖。

含矽線石榴黑云片巖；原巖；粘土巖；宅科地區；棲霞

引文格式：馬祥縣，熊玉，楊斌，等.棲霞宅科地區含矽線石榴黑云片巖巖石地質特征及原巖恢復[J].山東國土資源，2015，31(5)：13-16.MA Xiangxian，XIONG Yuxin，YANG Bin，etc.Petrological Characteristics and Original Rocks Recovering of Sillmanite-bearing Garnet Biotite Schist in Zhaike Area of Qixia City[J].Shandong Land and Resources,2015，31(5)：13-16.

原巖恢復是變質巖研究的主要內容之一。迄今為止，對含矽線石榴黑云片巖原巖的研究較少，筆者在宅科地區對含矽線石榴黑云片巖具有多年地質工作經驗，對其巖石地質特征有較深的認識。該文依據工區多種樣品化學分析結果，總結了該區含矽線石榴黑云片巖的巖石地質特征，并對其原巖類型進行有益探討。

1　區域地質背景

棲霞宅科地區大地構造位于華北板塊膠遼隆起膠北隆起南部棲霞-馬連莊凸起構造單元。

該區位于華北克拉通的東部(圖1)[1]。區域上主要出露新太古代侵入巖和古元古代荊山群、粉子山群。侵入巖主要在棲霞地區呈近EW向展布的穹隆狀復背斜出露，巖性主體為一套片麻狀英云閃長巖。荊山群則環繞此穹隆廣泛分布，主體巖性為石榴矽線黑云片巖(片麻巖)、黑云變粒巖、大理巖、斜長透輝巖等。荊山群是魯東地層分區變質結晶基底之一，自下而上劃分為祿格莊組、野頭組和陡崖組。祿格莊組主體巖性為矽線石榴黑云片巖、黑云變粒巖、斜長透輝巖和大理巖等，根據其內部巖石組合及原巖建造之差異分為安吉村片巖段和光山大理巖段[2-5]。粉子山群是由含鐵巖系、變粒巖、片巖、長石石英巖、大理巖、透閃巖、含石墨巖系夾菱鎂礦、滑石礦等一套復雜的巖石組合構成的又一套孔茲巖系。該文所指的宅科地區含矽線石榴黑云片巖是古元古代荊山群祿格莊組安吉村段主要巖性。

2　巖石地質特征

2.1分布特征

含矽線石榴黑云片巖主要分布在宅科、小莊鋪、太平莊、上漁家溝一帶，呈層性好，面理比較穩定，延伸較遠，一定層位內的礦物成分含量變化不大，巖石的新鮮面為灰黑色—黑色，風化面呈灰白色—灰褐色。經薄片鑒定，為粒狀變晶結構，片狀構造。

1—新太古代膠東巖群；2—古元古代粉子山群；3—古元古代荊山群；4—新元古代蓬萊群；5—花崗巖；6—斷裂；7—城鎮；8—取樣位置圖1　棲霞地區區域地質略圖[5]

2.2礦物特征

含矽線石榴黑云片巖主要造巖礦物及含量為黑云母(35%左右)、石英(20%左右)、鉀長石(13%左右)、石榴子石(15%左右)、矽線石(10%左右)、斜長石(7%左右)等，副礦物有磁鐵礦、磷灰石、鋯石、金紅石、藍晶石、方鉛礦、黃鐵礦等。

Bt+Qz+Pl+Or+Grt+Sil礦物組合的出現，標志著該區經歷了高角閃巖相變質作用，即含矽線石榴黑云片巖為高角閃巖相變質巖。

巖石中黑云母礦物呈片狀，定向分布，片長一般0.1～0.5mm，有的大于0.5mm，淺黃色—紅褐色多色性，局部有扭折彎曲現象，部分被矽線石交代。石英多見塑變拉長，呈扁粒狀或扁豆狀多晶體，分布于黑云母中或與黑云母相間定向分布，粒度一般0.2～2mm，波狀消光發育。鉀長石呈他形粒狀，局部呈鑲嵌分布形成透鏡狀多晶集合體，多具格子雙晶，粒度一般0.1～0.5mm。石榴子石呈斑狀變晶，裂紋發育，多包含石英等礦物形成篩狀變晶結構，粒度一般1.5～2.5mm。矽線石呈柱狀或纖維狀，多形成透鏡狀集合體定向分布，部分被絹云母及粘土礦物交代。斜長石呈他形粒狀，與石英、鉀長石等組成集合體狀，部分被粘土礦物、方解石等交代，粒度一般0.1～0.3mm。

上述礦物顆粒表現出的他形粒狀，扭折、塑變及交代等種種特征和現象，均表明該區遭受了較強的區域構造變質作用。由此可見，棲霞地區含矽線石榴黑云片巖為粒狀變晶結構、片狀構造的區域變質巖。

3　原巖恢復

不同的原巖成因類型具有不同的成巖作用特點，并決定原巖形成時有用元素的賦存和聚集。因此，查明變質巖的原巖(建造)，對變質巖地區的地質研究及找礦都有重要意義。前人對膠東荊山群變質巖開展過較多的研究[6-10]，但對含矽線石榴黑云片巖這一特定巖性的巖石進行原巖恢復尚未進行系統研究。由于變質作用發生，原巖的礦物成分和結構構造都不同程度地發生改變，使得變質巖的組構和其他特征變得難以辯認。要恢復變質巖的原巖，用巖石化學和地球化學特征的方法就顯得非常重要。該次用于原巖恢復的5件樣品均取自宅科地區荊山群，巖性為含矽線石榴黑云片巖。該文對5件巖石樣品進行了化學全分析。樣品加工、分析由國土資源部濟南礦產資源監督檢測中心承擔。每件樣品分析項目為SiO2，Al2O3，Fe2O3，FeO，CaO，MgO，K2O，Na2O，MnO，P2O5，TiO2和LOI(表1)。按照《硅酸鹽巖石化學分析方法》(GB/T14506-2010)進行分析，主要檢測儀器設備為全譜直讀等離子體發射光譜儀，型號為IRIS IntrepidⅡ。方法和精度符合要求。化學成分分析結果見表1。經過數據計算處理后的鋁質系數、碳酸鹽系數和尼格里特征值分別見表2和表3。

通過判別正副變質巖的K-A圖解(圖2)來看[11]，5件樣品均落在沉積巖區內，說明該巖石原巖為一套沉積巖，再通過(al-alk)-c圖解(圖3)來看[12]，2，3，4，5號樣品落在粘土巖區，1號樣品落在粘土和白云巖混合巖區，說明原巖主要以粘土巖為主，其次為粘土和白云巖混合物。

表1　棲霞宅科地區含矽線石榴黑云片巖化學成分

表2　棲霞宅科地區含矽線石榴黑云片巖鋁質系數碳酸鹽系數

表3　棲霞宅科地區含矽線石榴黑云片巖巖石化學尼格里特征值

K=K2O/(K2O+Na2O)；A=Al2O3/(Al2O3+CaO+K2O+Na2O)圖2　判別正副變質巖的K-A圖解

圖3　火成巖和沉積巖的(al-alk)-c圖解

從原巖恢復(Al2O3+TiO2)-(SiO2+K2O)-∑其余組分三角圖解來看(圖4)，5件樣品投點均落在化學上中等分異的粘土，寒帶和溫帶氣候的海相和陸相粘土區與潮濕氣候帶化學上強分異的粘土區。

Ⅰ—石英砂巖、石英巖區；Ⅱ—少礦物砂巖、石英巖質砂巖區；Ⅲ—復礦物砂巖；Ⅳ—長石砂巖區；Ⅴ—鈣質砂巖和含鐵質砂巖區；Ⅵ—化學上弱分異的沉積物區(A—主要為雜砂巖，B—主要為副礦物粉砂巖)；Ⅶ—化學上中等分異的粘土、寒帶和溫帶氣候的海相和陸相粘土區；Ⅷ—潮濕氣候帶化學上強分異的粘土區；Ⅸ—碳酸鹽質粘土和含鐵粘土區；Ⅹ—泥灰巖區；Ⅺ—硅質泥灰巖和含鐵砂巖區；Ⅻ—含鐵石英巖(碧玉鐵質巖)圖4　(Al2O3+TiO2)-(SiO2+K2O)-∑其余組分圖解

依據表2中樣品的鋁質系數(Al2O3/SiO2)和碳酸鹽系數(CaO+MgO/SiO2)來看，5件樣品的鋁質系數依次為0.316，0.326，0.347，0.334，0.299，均在粘土鋁質系數0.27～0.37范圍之內，說明其原巖屬粘土范圍。從其碳酸鹽系數來看，1，2，4號樣品碳酸鹽系數在海成粘土巖系數0.103～0.184之間，但3，5號樣品的碳酸鹽系數不在海成粘土巖范圍之內，推測為陸相或海陸交互相沉積。

綜上所述，棲霞宅科地區含矽線石榴黑云片巖原巖來自大陸的溫帶或潮濕氣候帶，化學上屬中強等分異的海盆地或海陸交互相的大陸棚的一套粘土巖。

4　結論

(1)棲霞宅科地區含矽線石榴黑云片巖為一套層位穩定，遭受了區域構造變質作用的高角閃巖相變質巖。

(2)通過對巖石地球化學特征的研究，發現該區含矽線石榴黑云片巖原巖主要海相沉積粘土巖，其次是海相交互相或者陸相沉積的粘土巖。

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Petrological Characteristics and Original Rocks Recovering of Sillmanite-bearing Garnet Biotite Schist in Zhaike Area of Qixia City

MA Xiangxian1，XIONG Yuxin1，YANG Bin1，TANG Lulu1，WU Kanglin1，CHEN Wentao1，CHANG Yulin2

(1.Shandong Institute of Geological Sciences, Key Laboratory of Geological Processes of Mineralization of Metal Minerals and Resources Utilization in Shandong Province, Shandong Jinan 250013, China)

Sillmanite-bearing garnet biotite schist is the major lithology of Anjicun section of Lugezhuang formation in Paleoproterozoic Jingshan group in Zhaike area of Qixia city. Its rock-forming minerals include biotite ,quartz, plagioclase, k-feldspar, garnet and sillmanite. It is high amphibolite facies metamorphic rocks. By using petrochemical and geochemical characteristics, it is found that medium-strong fractionated marine and marine-terrigenous facies claystone may be its original rock.

Sillmanite-bearing garnet biotite schist;original rock; claystone; Zhaike area; Qixia city

2014-06-17；

2015-01-30；編輯：曹麗麗

馬祥縣(1982—)，男，山東蒙陰人，工程師，主要從事地質勘查工作；E-mail：1043636067@qq.com

P619.244

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